Устройство для контроля устойчивости функционирования программ Советский патент 1986 года по МПК G06F11/30 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для проверки устойчивости функционирования программ специализированных ЦВМ (СЦВМ), имеющих средства программно-аппаратной заихиты информации и вычислительного процесса. от сбоев организована путем разбиения программы на участки, допускающие повторное исполнение после сбоя, кроме того, для защиты от искажений исходной и внутренней информации используются программные фильтры. При повторном исполнении участка программы после сбоя либо при срабатывании программного фильтра формируется специальный сигнал восстановления.

Цель изобретения -- повышение достоверности контро.ля.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для контроля устойчивости функционирования программ специализированных ЦВМ; на фиг. 2 - структурная схема блока формирования случайного сбоя; на фиг. 3 - структурная схема схемы сравнения.

Устройство для контроля устойчивости функционирования программ специализированных ЦВМ (фиг. 1) состоит из генератора 1 псевдослучайных чисел, элемента ИЛИ 2, счетчика 3 выданных сбоев, счетчика 4 сигналов восстановлений, элемента И 5, первой грунгпз б элементов И, второй группы 7 элeмei тoв И, регистра 8, схемы 9 сравнения, блока И) индикации. На вход 11 подается сигнал «Установка в начальное положение. Выходы соответствующих разрядов генератора 1 связаны с выходами устройства, параллельно к ним подключены входы элемента ИЛИ, выход, которого соединен со счетным входом счетчика 3 выданных сбоев, выходы еоответ- ствующих разрядов которого подключены к первым входам первой группы 6 элементов И н к входа.м элемента И 5, выход которого соединен с входом генератора 1 и с вторыми входами первой б и второй 7 групп элементов И, вход начала восстановления устройства соединен со счетным входом счетчика 4 сигналов восстановления, выходы разрядов которого соединены с первыми входами второй группы 7 элементов И, выходы групп 6 и 7 элементов И соединены с единичными входами соответствующих разрядов регистра 8, ВЫХОДЕ которого подключены к соответствуюншм входам схемы 9 сравнения, выходы которой подключены к входам блока 10 индика 1ии, вход 11 «Установка в исходное состояние соединен с первым входом генератора 1 и уста- iiOB04nbiM входом счетчиков 3 и 4 и регистра 8. Генератор 1 (фиг. 2). представ- ляюп;ий разрядный генератор псевдослучайных чисел, состоит из линейного генератора 12 псевдослучайных чисел, группы элементов И 13 и триггера 14 управления, выходы липейного генератора 12 псев

дослучаиных чисел соединены с первыми входами элементов И группы 13, вторые входы которых соединены с единичным выходом триггера 14 управления, нулевой вход

которого соединен с выходом элемента И 5, а единичный вход - с входом 11 устройства, выходы группы 13 элементов И подключены к входам элемента ИЛИ 2 и к выходу устройства. Схема 9 сравнения (фиг. 3) состоит из коммутатора 15, груипы 16 элементов И, элементы И 17 и инвертора 18, причем входы коммутатора подключены к соответствующим разрядам регистра 8, выходы коммутатора 15 соединены с входами многовходового элемента И 17, выход которого соединен с первым входом блока 10 индикации и, входом инвертора 18, выход которого соединен со вторым входом блока 10 индикации.

Устройство работает следующим образом. Сигнал, поступающий с входа 11 устройст.ва, устанавливает счетчики 3 и 4 и регистр 8 в нулевое состояние. Этот же сигнал нодается на вход блока 1 и переводит триггер 14 в единичное состояние. Триггер 4 выдает разрешающий потенциал на разрешающие входы группы 13 элементов И.

Вследствие этого случайные коды с заданной интенсивностью выдаются с выходов соответствующих разрядов линейного генератора 12 псевдослучайных чисел. В зависимости от того, какие именно спецификации на устойчивость программ контролируются, сформированный случайный код подается либо на буферный регистр канала СЦВМ, чем вызывается искажение исходной информации программ, либо на регистры арифметического устройства СЦВМ, чем вызываются искажения внутренней информации программ и сбои выполнения команд програ.мм, либо на буферный регистр блоков памяти программ, чем вызываются искажения кода вычислительного процесса. Данные сбои и ощибки либо фиксируются

программно-аппаратными средства.ми контроля, производится восстановление информации и вычислительного процесса и выдается сигнал восстановления, либо они проходят незамеченными, сигнал восстановления не формируется и на выходе программы

СЦВЛ1 получается неправильный результат. В качестве спецификации на устойчивость используется вероятность Р того, что при воздействии сбоя определенного типа программа обнаружит сбой, восстановится и выдаст правильный результат. Таким образом,

для контроля устойчивости функционирования программ СЦБМ необходимо сформировать определенное количество сбоев и зафиксировать число выданных сбоев - S, подсчитать число сигналов восстановления - V

и вычислить oneiiKV УСТОЙЧИВОСТИ

Р -V/S (I)

Нри Р Р программа является устойчивой, иначе программа является неустойчивой и нуждается в доработке. Техническая реализация данного подхода состоит в следующем: параллельно с выдачей на СЦВМ случайный код сбоя с выхода блока 1 формирования случайного сбоя поступает на входы элемента ИЛИ 2. Сигнал с выхода данного элемента поступает на счетный вход счетчика 3 выданных сбоев и увеличивает его состояние на «I. Счетчики 3 и 4 представляют собой асинхронные двоичные суммирующие счетчики.

При обнаружении и обработке искаженной информации программным фильтром либо при повторном исполнении защищенного участка программы при сбое в СЦВМ вырабатывается сигнал восстановления, который выдается на вход устройства. С входа устройства данный сигнал поступает на счетный вход счетчика 4 сигналов восстановления и увеличивает его состояния на «1. При выдаче определенного числа сбоев разряды счетчика 3 выданных сбоев устанавливаются в единичное состояние. Информация данных разрядов поступает на входы элемента И 5, вследствие чего на его выходе формируется сигнал «Остановка контроля. Данный сигнал поступает на вход блока 1 формирования случайного сбоя и устанавливает триггер 14 управления в состояние «О, группа 13 элементов И блокируется, и тем самым выдача в СЦВМ случайных сбоев прекращается. Этот же сигнал «Остановка контроля поступает на разрещаю- щие входы групп 6 и 7 элементов И. Через группы 6 и 7 элементов И состояния счетчиков 3 и 4 записываются в соответствующие разряды регистра 8. Причем в (I-К/2)-й разряды записывается состояние счетчика 3 выданных сбоев (первая половина регистра), а в (R/2-f I - Н)-й разряды (вторая половина регистра) записывается состояние счетчика 4 сигналов восстановления (R - общее количество разрядов регистра). Сформированные значения разрядов поступают на вход схемы 9 сравнения. Коммутатор 15 представляет собой тумблерные переключательные элементы, ocyщecтвляюuJ.иe подключение определенных разрядов регистра 8 к группе 16 элементов И. Номера подключаемых разрядов определяются значениями чисел V и S (см. формулу 1). Причем к первым входам элементов И группы 16 подключаются разряды первой половины регистра 8, а к вторым входам элементов И - разряды второй половины регистра 8. При совпадении значений «1 во всех подключаемых разрядах регистра 8 все элементы И сборки 16 сбрасываются и выдают сигналы на входы мно- говходовой схемы И 17, на выходе которой формируется сигнал сравнения. Если значения «1 разрядов не совпали хотя бы в одном элементе И группы 16, сигнал совпадения на выходе элемента И 17 не формируется, а на выходе инвертора 18 устанавливается сигнал несовпадения. Сигналы совпадения или несовпадения с выходов схе- .мы 9 сравнения поступают на вход блока 10 индикации для информирования о степени устойчивости функционирования программ СЦВМ.

Таким образом, устройство позволяет повысить достовепность контроля устойчивости функционирования программы за счет расщирения множества моделируемых сбойных ситуаций. В известном устройстве формировался однотипный сбой контрольной суммь по модулю 3, который вызывал повторение защищенного участка программы. Вследствие этого одна и та же сбойная ситуация однократно моделировалась в определенных точках программы и на основании этого делался вывод об устойчивости программы. Этот вывод делается на основании малой статистики, по однотипному сбою и вследствие этого обладает очень низкой достоверностью. Предлагаемое устройство позволяет значительно расщирить множество моделируемых сбойных ситуаций за счет случайного процесса формирования сбоя в различных устройствах СЦВМ.

Формула изобретения

Устройство для контроля устойчивости

0 функционирования программ, содержащее элемент И, элемент ИЛИ и регистр, причем вход установки устройства в начальное состояние соединен с нулевым вхо- до.м регистра, отличающееся тем, что, с целью повыщения достоверности контро5 ля, в него введены генератор псевдослучайных чисел, счетчик выданных сбоев, счетчик сигналов восстановления, схема сравнения, блок индикации, первая и вторая группы элементов И, причем выходы фор., мирователя псевдослучайного сбоя соединены с входами эле.мента ИЛИ и являются группой выходов кода сбоя устройства, выход элемента ИЛИ соединен со счетным входом счетчика выданных сбоев, информационные выходы которого соединены с первы5 ми входами элементов И первой группы и с соответствующими входами элемента И, вход установки устройства в начальное состояние соединен с входа.ми нача.льпой установки генератора псевдослучайных чисел, счетчика выданных сбоев и счетчика сигна0 лов восстановлений, информационный выход которого соединен с первыми входами соответствующих элементов И второй группы, выход элемента И соединен с входом останова генератора псевдослучайных чисел и с вторыми входами элементов И первой и вто5 рой групп, выходы элементов И первой и второй групп соединены с информационными входами регистра, первая и вторая группы информационных выходов регистра соединены соответственно с первой и второй группами входов схемы сравнения, выход которой соединен с входом блока индикации,

вход начала восстановления устройства соединен со счетным входом счетчика сигналов восстановлений.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для проверки устойчивости функционирования программ специализированных ЦВМ, имеющих средства программно-аппаратной защиты информации и вычислительного процесса. Целью изобретения является повышение достоверности контроля. Устройство содержит генератор псевдослучайных чисел, элемент ИЛИ, счетчик выданных сбоев, счетчик сигналов восстановлений, элемент И, две группы элементов И, регистр, схему сравнения, блок индикации. 3 ил. ел О5 о О5 со

(fnCff8f1

cpug.f

ВСПвМ у и но ас ft и

7 O/nfyoa aff

S

I-I

IJffyfyoffff

(y/I nff/JL/f/

/-

фиг